陕西省中考物理专题复习创新探究实验15个.docx
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陕西省中考物理专题复习创新探究实验15个
创新探究实验15个
一、力学创新探究题
1.在日常生活中，同学们可能经历过这样的现象，百米赛跑时，奔跑得越快，我们感到风的阻力越大.于是小明猜想：
物体所受空气阻力大小与物体运动速度的大小有关.于是在一个无风的周末，小明和老师进行了如下实验.
小明将如图所示的装置固定在汽车车顶.老师驾驶汽车依次以不同速度匀速在水平面上行驶一段距离，小明将弹簧测力计的示数记录在表格中.
第1题图
小车速度v/（m·s－1）
5
10
15
20
弹簧测力计示数F/N
0.1
0.5
1.1
1.9
（1）根据 的知识可知弹簧测力计的示数大小近似等于小车及挡板受到的空气阻力.
（2）实验装置中用小车而不用木块，并将其放在表面平滑的车顶，目的是为了减小 对实验结果的影响.
（3）分析表中的实验数据可知，物体运动速度越大，所受空气阻力越 .若小车运动的速度为10m/s，则小车的功率为 W.
（4）实验完毕后，小明又进行了新的思考：
空中下落的物体速度会增大.那么从足够高的高空下落的雨滴速度会不会一直增大，其所受的空气阻力会不会也一直增大？
在老师的指导下，小明知道了：
若雨滴下落时，所受空气阻力小于重力，则雨滴下落速度继续增大；若雨滴下落时，所受空气阻力大于重力，则雨滴下落速度减小.
请你根据老师的上述指导和本实验结论并结合所学物理知识分析：
一滴质量为5g的雨滴从高空下落时（假设在无风天气，雨滴下落高度足够大），所受到的最大阻力f＝ N，此后雨滴做___________________________________________________________.
（5）你认为运动物体受到的空气阻力大小还与 有关.
【答案】
（1）二力平衡
（2）摩擦力 （3）大 5 （4）0.05 匀速直线运动 （5）物体的形状（其他答案合理均可）
【解析】
（1）因为汽车匀速运动，所以小车受力平衡，水平方向所受的牵引力与阻力平衡，所以弹簧测力计的示数大小近似等于小车及挡板受到的空气阻力；
（2）用小车而不用木块的目的是将滑动摩擦变为滚动摩擦，可以减小摩擦力对实验结果的影响；（3）由表中的实验数据可知，物体运动速度越大，弹簧测力计的示数越大，说明汽车所受的阻力越大；小车运动的速度为10m/s时，测力计的示数为0.5N，可知F＝f＝0.5N；则P＝
＝
＝Fv＝0.5N×10m/s＝5W；（4）若雨滴所受空气阻力小于重力，则雨滴下落速度继续增大，当雨滴达到一定速度时，阻力等于重力，雨滴所受到的最大阻力为f＝G＝mg＝0.005kg×10N/kg＝0.05N，雨滴受力平衡，此后雨滴将做匀速直线运动；（5）物体所受到的空气阻力大小还与物体的形状等有关（其他答案合理均可）.
2.小明在一条细线的一端系一个螺母做成了一个如图所示的单摆，小明发现螺母往返摆动过程中，每摆10个来回所用时间几乎相等.于是小明想到这样一个问题：
螺母来回摆动一次所用的时间t跟哪些因素有关呢？
【猜想与假设】
猜想一：
可能跟螺母摆动的角度θ有关；
猜想二：
可能跟细线的长度L有关；
猜想三：
可能跟螺母的质量m有关.
【进行实验与收集证据】
（1）为验证以上猜想，除了铁架台、细线和螺母外，还需要的测量仪器有刻度尺、量角器和 .
（2）小明在不同条件下，测出螺母来回摆动一次所用的时间t后，得到的一些数据如下表：
第2题图
序号
细线长
度L/cm
螺母的质
量m/g
螺母摆动的
角度θ/°
螺母来回摆动
一次的时间t/s
1
100
10
3
2.0
2
140
10
3
2.4
3
140
10
5
2.4
4
100
15
3
2.0
①本实验用到的实验方法是 Ｗ.对比1、2两次实验，可得出结论：
螺母来回摆动一次的时间t与 有关.
②对比2、3两次实验，得出的结论是：
螺母来回摆动一次的时间t与该因素 （选填“有关”或“无关”）.
【实验结论】综合分析实验数据可知，同一地点的单摆摆动一次的时间t只跟细线的长度L有关，且细线越长，螺母来回摆动一次的时间t越 Ｗ.
【评估与交流】实验中，螺母摆动一次所用的时间很难测准，如何能更准确地测量螺母摆动一次所用的时间：
Ｗ.
【拓展应用】摆钟就是利用此原理制成的，那么如果家里的摆钟变慢了，要把它调准，我们应将摆钟的摆长调 （选填“长”或“短”）.
【答案】【进行实验与收集证据】
（1）秒表（停表）
（2）①控制变量法 细线长度 ②无关
【实验结论】长【评估与交流】测多次摆动的时间，然后求平均值【拓展应用】短
【解析】为验证猜想，除了铁架台、细线和螺母外，还需要的测量仪器有刻度尺、量角器和秒表（停表）；分析表中数据可知本实验用的是控制变量法；对比1、2两次实验可知，螺母质量和摆动角度相同，但细线长度不同，所以时间不同；对比2、3两次实验，螺母质量和细线长度相同，螺母摆动角度不同，但时间相同，说明与摆动角度无关；（综合分析实验数据可知，同一地点的单摆摆动一次的时间t只跟细线的长度L有关，且细线越长，螺母来回摆动一次的时间t越长；螺母摆动一次所用的时间很难测准，测多次摆动的时间，然后求平均值可使测量的结果更准确；摆钟变慢了，说明摆钟来回摆动一次的时间变长了，为了将它调准，应将摆钟的摆长调短.
3.学校举行春季运动会，小明是标枪组的运动员，在练习过程中小明一直在思考怎样才能把标枪掷得远一些，通过练习和观看其他队员的投掷情况，小明做了如下猜想：
猜想一：
与标枪的质量有关
猜想二：
与标枪被投掷出去的角度有关
猜想三：
与标枪 有关（请你再提出一种猜想）
（1）小明用弹簧玩具枪、小钢球做了一系列实验，小钢球质量分别为m和M，且M>m，弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之一，实验数据记录如下表：
（2）小明根据实验数据得出初步结论：
在其他条件相同时，抛射角度为45°时，小钢球被弹出的距离最远.为了使他的结论更加可靠，还需要补充的实验是 ；从表中数据还能得出的结论有，其他条件相同时， .
（3）将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二（在弹性限度内），当小钢球质量为M，发射角为45°时，小钢球被弹出的距离将 （选填“大于”“等于”或“小于”）1.6m，该实验可以验证小钢球被弹出距离的大小与 有关.
（4）小钢球被弹出瞬间，弹簧的 能转化为小钢球的 能.
（5）为了在运动会标枪项目中取得好成绩，请你给小明提出合理建议（标枪质量不变）：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________.
【答案】被抛出的初速度
（2）控制其他条件相同，在45°角附近再找几个角度做实验 小钢球质量越大，小钢球被弹出的距离越短 （3）大于小钢球被弹出的初速度 （4）弹性势 动 （5）①45°角左右投出标枪 ②增大投掷标枪的初速度
【解析】还能提出的猜想有：
标枪投射距离的远近与标枪被抛出的初速度有关；
（2）30°、45°、60°之间的跨度较大，无法准确判断是在45°时，小钢球被弹出的距离最远，故应控制其他条件相同，在45°角附近再找几个角度做实验；从表中数据还能得出的结论是：
在其他条件相同时，小钢球质量越大，小钢球被弹出的距离越短；（3）将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二时，弹簧所具有的弹性势能变大，将小钢球弹出瞬间，小钢球的动能将增大，故小钢球被弹出的距离将大于1.6m；该实验可以验证小钢球被弹出距离的大小与小钢球被弹出的初速度有关；（4）小钢球被弹出瞬间弹簧的弹性势能转化为小钢球的动能；（5）分析实验数据可以提出的合理建议为：
①45°角左右投出标枪；②增大投掷标枪的初速度.
4.小海学习了摩擦力后知道了摩擦力大小与压力大小及接触面的粗糙程度有关，而教室里拖过地后有位同学差点滑倒，小海想一定是因为地面有水使摩擦力减小了.而小红说银行工作人员数钱时会用手沾一点水，说明水可以增大摩擦力.水到底对摩擦力有什么样的影响呢？
于是他们利用一个质量为200g的砝码进行了以下实验：
实验一：
探究水对地砖面的影响.
实验步骤：
①将一块地砖放在水平桌面上，砝码放在地砖上.
②将弹簧测力计水平调零后，拉动地砖上的砝码，使其做匀速直线运动，读出拉力大小即为滑动摩擦力的大小，其依据是 Ｗ.将数据记录在表1中.
③用喷壶在地砖表面均匀地喷3下清水后，将砝码放在地砖上，重复上述步骤读出此时拉力大小并记录.
④增加喷水量（再喷3下）重复上述步骤读出此时拉力大小并记录.
根据表1实验数据，在地砖表面喷水越多，滑动摩擦力越 Ｗ.
表1
实验
次数
地砖面
拉力大
小/N
1
不喷水
0.6
2
喷3下
0.4
3
喷6下
0.3
表2
实验
次数
木板面
拉力大
小/N
4
不喷水
1.1
5
喷3下
1.5
6
喷6下
1.7
实验二：
探究水对木板面（表面没有涂漆）的影响.
实验步骤：
①将木板放在水平桌面上，砝码放在木板上.
②将弹簧测力计水平调零后，拉动木板上的砝码，使其做匀速直线运动，读出拉力大小并记录在表2中.
③用喷壶在木板表面均匀喷3下清水后，将砝码放在木板上，重复上述步骤读出此时拉力大小并记录.
④增加喷水量（再喷3下）重复上述步骤读出此时拉力大小并记录.
（1）根据表2中实验数据，在木板表面喷水越多，滑动摩擦力越 ，砝码所受滑动摩擦力大小与喷水量 （选填“成”或“不成”）正比.对比实验一和实验二的结果，可以看出滑动摩擦力的大小除了与喷水量多少有关，还与 有关.
（2）小海经过查阅资料了解到木板是亲水物质，表面喷水后，水会渗入木板，使木板表面膨胀而对物体的阻碍作用变大.而地砖是疏水性物质，喷水后地砖表面会形成水膜，而地砖本身不变，物块和地砖间的滑动摩擦力因为水的润滑作用而减小.
（3）想一想，生活中用湿毛巾垫着更容易拧开瓶盖，说明毛巾是 性（选填“亲水”或“疏水”）物质.
（4）根据第1、4次实验可以判断出表面干燥的地砖比表面干燥的木板更 （选填“光滑”或“粗糙”）.
【答案】实验一：
②二力平衡 ④小 实验二：
（1）大 不成 物质材料 （3）亲水 （4）光滑
【解析】实验一：
②由于砝码做匀速直线运动，砝码受到的拉力与受到的摩擦力是一对平衡力，所以读出的拉力大小即为滑动摩擦力的大小；④根据表1实验数据可知，当喷3下水时，地砖受到的摩擦力为0.4N，喷6下水时，受到的摩擦力为0.3N，所以说在地砖表面喷水越多，滑动摩擦力越小；实验二：
（1）根据表2实验数据可知，当喷3下水时，砝码受到的摩擦力为1.5N，喷6下水时，受到的摩擦力为1.7N，说明在木板表面喷水越多，滑动摩擦力越大；第6次实验的喷水量是第5次实验喷水量的2倍，但木板受到的摩擦力第6次不是第5次的2倍，说明摩擦力的大小与喷水量不成正比；可以看出摩擦力的大小除了与喷水量多少有关，还与物质材料有关；（3）生活中用湿毛巾垫着更容易拧开瓶盖，说明湿毛巾能增大摩擦力，所以毛巾是亲水性物质；（4）根据第1、4次实验可以判断出表面干燥的地砖表面比表面干燥的木板表面更光滑.
二、电学创新探究题
5.热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变.小明同学用如图所示的电路来探究热敏电阻RT的阻值与温度的关系.已知M为控温器，电源电压恒为12V，R为电阻箱（一种可以改变并读出阻值的变阻器）.
第5题图
（1）在控温器中应该加入下列哪种液体 .
A.自来水 B.煤油 C.食盐溶液
（2）当控温器中液体温度为80℃，电阻箱阻值为100Ω时，电流表的示数为0.1A，则该温度下热敏电阻的阻值为 Ω.
（3）依次改变控温器中的液体温度，同时改变电阻箱的阻值，使电流表的示数始终保持在0.1A.通过计算得到相关数据记录如下表所示.当温度为50℃时，电阻箱阻值为 Ω，从表中可以得出结论，在一定温度范围内， .
温度T/℃
70
60
50
40
30
20
10
…
电阻RT/Ω
22
28
35
44
56
73
94
…
（4）在科技创新活动中，小明用该热敏电阻和电压表制成了一支指针式温度计（电路图如图乙所示）.它可以直接在电压表刻度盘上读出相应温度.闭合开关后，小华发现电流表有示数，将电压表依次并在各接线柱之间发现ab间无示数接ac、bc间有示数，此时电路中的故障是 ________________.小华重新正确连接电路后，若想要电压表的读数随温度的升高而增大，则应在原理图乙中 两端接入电压表.
A.a、b B.b、c C.a、c
【答案】
（1）B
（2）20 （3）85 热敏电阻的阻值随温度的增加而减小 （4）定值电阻被短路 A
【解析】
（1）控温器中导线和热敏电阻组成了电路，因此控温器中的液体应该为绝缘体，应该选择煤油，即选B；
（2）电阻箱两端的电压：
U1＝I1R1＝0.1A×100Ω＝10V；因为电阻箱和热敏电阻串联，该温度下热敏电阻的阻值：
R＝
＝
＝20Ω；（3）由表格数据可知，当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为35Ω，热敏电阻RT两端的电压为：
UT＝I1RT＝0.1A×35Ω＝3.5V，则此时电阻箱两端的电压：
R′＝
＝
＝85Ω，从表格数据中可以得出，在一定温度范围内，热敏电阻的阻值随温度的增加而减小；（4）闭合开关后，电流表有示数，说明电路为通路，将电压表依次并在各接线柱之间发现接ab间无示数，接ac、bc间有示数，说明ab间被短路，即定值电阻被短路.因为热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，而电压表的读数随温度的升高而增大，因此电压表应该并联在定值电阻两端，即选A.
6.人从路灯下通过，会在地上投下影子.影子是光被不透明物体挡住后，在其背面形成的暗区.当光照强度不同时，影子（暗区）与周围亮区的明暗对比程度会发生变化，因此人会感觉影子有“浓淡之别”，影子的“浓淡程度”与哪些因素有关？
存在怎样的关系呢？
小明提出了以下猜想：
第6题图
猜想一：
可能与灯的功率有关；
猜想二：
可能与影子离灯的距离有关；
猜想三：
可能与人离灯的距离有关.
实验方法：
在水平桌面上竖立一个不透明的白屏，在屏两侧等距离的位置各固定一根同样的木棒，在屏的两侧各点亮一盏灯，通过一定的方法同时观察屏上的木棒形成的影子的“浓淡程度”.调节一盏灯的位置，当两侧屏上的影子“浓淡程度”一样时，记录灯的功率和灯到屏的距离，分析相关数据，寻找规律.具体实验如下：
步骤一：
在屏两侧距屏1m处各点亮一盏25W灯，观察到两侧屏上影子“浓淡程度”相同.
步骤二：
将右侧25W灯换成40W灯，观察到两侧屏上影子“浓淡程度”不同.
步骤三：
保持左侧25W灯的位置不变，移动右侧40W灯，直到两侧屏上影子“浓淡程度”一样时，记录相关数据.
步骤四：
将右侧的灯依次换成60W、100W、250W，重复步骤三，实验结果如下：
灯的功
率/W
灯功率的
平方数
屏上影子离
灯的距离/m
屏上影子离灯的
距离的平方数
25
625
1
1
40
1600
1.26
1.6
60
3600
1.55
2.4
100
10000
2
4
250
62500
3.16
10
（1）影子的形成是由于 .
（2）步骤一、二的结果，可以初步认为猜想 是正确的.
（3）若将一盏40W的灯接在家庭电路中，灯泡正常工作时，通过灯泡的电流约为 A.（结果精确到0.01），此时灯泡电阻为 Ω.
现有一盏200W的灯，放在屏右侧距离屏 m处，屏上的影子“浓淡程度”会与左侧25W灯的影子“浓淡程度”相同.（结果精确到0.01）
（4）根据实验结果分析， （选填“灯的功率”或“屏上影子离灯的距离”）因素对影子“浓淡程度”影响更大，其理由是 _______________________.
【答案】
（1）光的直线传播
（2）一 （3）0.181210 2.83 （4）屏上影子离灯的距离 当影子离灯的距离成倍变化时，灯的功率必须成平方倍变化才能保持影子浓淡程度相同
【解析】
（1）影子是光被不透明物体挡住后，在其背面形成的暗区，是由于光的直线传播形成的；
（2）步骤一和步骤二中由于灯泡的功率发生了变化，所以影子的浓淡程度也发生了变化，则说明影子的浓淡程度与灯的功率有关，可以验证猜想一；（3）家庭电路中电压为220V，则I＝
＝
≈0.18A，此时灯泡的电阻为R＝
＝
＝1210Ω；根据表格中的数据可知，灯的功率、灯功率的平方、屏上影子离灯的距离及屏上影子离灯的距离的平方都在变大，灯的功率变化倍数等于屏上影子离灯的距离平方数的变化倍数，则换200W的灯泡时，灯泡的功率为100W的2倍，则屏上影子离灯距离的平方数也应为100W的2倍，应为2×4＝8，所以屏上影子离灯的距离应为2.83m（
＝2
≈2.83）；（4）由（3）分析可知，屏上影子离灯的距离成倍数变化时，灯的功率必须成平方倍变化，才能保持影子浓淡程度相同，所以可得屏上影子离灯的距离对影子浓谈程度影响较大.
7.热敏电阻的电阻值与温度有怎样的关系呢？
为探究这个问题，甲、乙两组的同学进行了如下探究：
甲组：
他们准备了如下实验器材，设计了如图1所示的实验装置.右边电路已连接.
图1
图2
第7题图
（1）请将热敏电阻正确接入电路.
（2）为了使实验正常进行并记录到充分有效的数据，寻找实验规律，本实验 （选填“能”或“不能”）用酒精灯直接加热热敏电阻，在烧杯中注入适量的煤油而不选自来水，因为它具有 的特点，所以适合本实验的设计.
乙组：
使用如下器材：
控温器M，电源电压（恒为12V），电阻箱R，连接电路如图2所示.
（3）当控温器中液体温度为80℃，电阻箱阻值为100Ω时，电流表的示数为0.1A.则该温度下热敏电阻的阻值为 Ω.
（4）依次改变控温器中的液体温度，同时改变电阻箱的阻值，使电流表的示数始终保持在0.1A.通过计算得到相关数据记录如下.分析表格中的数据可知，在一定温度范围内， __________________________.
温度T/℃
70
60
50
40
30
20
10
…
电阻RT/Ω
22
28
35
44
56
73
94
…
第7题图3
（5）如图3为应用热敏电阻实现自动控制的电磁继电器，其中RT是热敏电阻，R0是滑动变阻器，该装置的工作原理是：
随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中的电流增大，当电流达到一定值时，衔铁被吸合，右侧空调电路接通，空调开始工作.为了节能，现要将空调启动的温度调高，可以适当将滑动变阻器的滑片P向 （选填“左”或“右”）移动.
【答案】
（1）如答图所示
答图1
（2）不能 不导电 （3）20Ω （4）该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 （5）右
【解析】
（1）类比伏安法测电阻，应将热敏电阻串联在电路中，电压表并联在热敏电阻两端；
（2）不能用酒精灯直接加热热敏电阻，因为直接用酒精灯加热会导致热敏电阻温度变化快，而且不便于测量温度；因热敏电阻需浸在液体中加热，所以在给热敏电阻通电时，应考虑液体的导电性能是否会对实验产生影响，因此宜在烧杯中注入适量的煤油，因为它具有不导电的特点；（3）电路中总电阻R总＝
＝
＝120Ω，热敏电阻RT＝R总－R0＝120Ω－100Ω＝20Ω；（4）分析表中数据可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；（5）衔铁吸合需要的电流是一定的，即控制电路中的电流不变，要将空调启动的温度调高，则热敏电阻的阻值需减小，由I＝
可知，当电源电压一定时，热敏电阻越小，滑动变阻器接入电路的阻值应越大，即将滑片P适当向右移动.
8.学习了电学知识后小万对水果电池很感兴趣，他发现用不同水果做的水果电池的电压不同，喜欢探究的小万决定“探究水果电池的电压大小与什么因素有关”.首先，他对实验结果提出猜想：
猜想一：
水果电池的电压大小与电极的材料有关；
猜想二：
水果电池的电压大小与水果的种类有关.
第8题图
（1）你认为水果电池的电压还与哪些因素有关，请你作出一个猜想 ________________________________.
（2）开始实验时，闭合开关发现电压表的示数如图甲所示，则这个水果电池的正极是 __________（选填“A”或”B”），电压表的示数为 V，此时电池将 能转化为电能.
（3）为验证猜想，小万在做实验时，控制其他条件不变的前提下改变水果的种类和电极的材料，得到的数据如下表：
实验编号
电极材料
水果品种
电压/mV
1
锌
铜
菠萝
900
2
锌
铜
苹果
650
3
锌
铜
柑桔
850
4
锌
铜
西红柿
750
5
锌
铝
菠萝
650
6
锌
铝
苹果
450
为了验证猜想一，应选取 组实验进行比较，通过比较1、2、3、4组数据你得到的结论是 Ｗ.
（4）我国每年电池消费量达140亿只，有一些城市已设立了废电池收购站，如图乙所示，其主要目的 .
【答案】
（1）水果电池的电压大小可能与两个金属片之间的距离有关
（2）A 0.08 化学 （3）1、5（2、6） 水果电池的电压大小与水果的种类有关 （4）防止电池中的某些物质造成环境污染
【解析】
（1）据实际可知，我们还能猜想出：
水果电池的电压大小可能与两个金属片之间的距离、金属片在水果中的深度等有关；
（2）据电压表的使用可知，此时电压表的示数是负数，所以与电压表正接线柱相连的是负极，与电压表负接线柱相连的是正极，故B是电源负极，A是电源的正极；该电压表的分度值为20mV，指针指到0mV偏右第4小格处，所以此时的示数是80mV＝0.08V；此水果电池是将其内部的化学能转化为电能；（3）若想探究水果电池的电压与电极材料的关系，应该控制水果的种类相同，电极的材料不同，故可以选择1、5两次实验或2、6两次实验均可；通过比较1、2、3、4四次实验可知，电极是相同的，但水果的种类不同，水果电池的电压不同，即可得出水果电池的电压与水果的种类有关；（4）电池中含有许多重金属物质，如汞、铅等，如果把废电池四处乱扔，电池外壳锈蚀腐烂后有毒物质会污染环境，对人体的健康有很大的威胁，因此设立了废电池收购站.
三、磁学创新探究题
9.小刚想探究通电螺线管中插入物体的材料对其磁性强弱有什么影响.他用如图所示装置进行探究实验.
第9题图
（1）保持电流不变，将无磁性、长度和横截面
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